0 引 言

通過(guò)對(duì)鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)CAD軟件系統(tǒng)的研究，并與相關(guān)企業(yè)設(shè)計(jì)人員不斷交流，發(fā)現(xiàn)了鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)CAD軟件系統(tǒng)的一些瓶頸，亦是模具設(shè)計(jì)人員的工作“痛點(diǎn)”：①壓鑄模設(shè)計(jì)效率難以大幅度提高，其原因不是鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)CAD軟件系統(tǒng)不夠智能，而是設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)過(guò)程跟不上CAD軟件的步伐，即設(shè)計(jì)過(guò)程中CAD軟件不斷地在等待設(shè)計(jì)人員的指令；②商業(yè)CAD軟件之間不能完全兼容，雖然多數(shù)商業(yè)軟件逐漸放開源代碼，但是目前仍存在這種問(wèn)題

；③設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度較高，存在大量重復(fù)工作，沒有時(shí)間進(jìn)行專業(yè)的思考，設(shè)計(jì)過(guò)程過(guò)于繁瑣

；④國(guó)產(chǎn)壓鑄模相對(duì)于國(guó)外壓鑄模在使用穩(wěn)定性上較差，中間維修或保養(yǎng)次數(shù)較多，使用成本較高

。

在語(yǔ)文教學(xué)課堂中，教師應(yīng)打破傳統(tǒng)提問(wèn)方式的束縛，不斷創(chuàng)新課堂提問(wèn)形式。教師可以采取激疑式的提問(wèn)方式，增加學(xué)生對(duì)問(wèn)題的敏感度。鼓勵(lì)學(xué)生秉持著懷疑的態(tài)度進(jìn)行閱讀，重要的不是問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)答案，而是教會(huì)學(xué)生去主動(dòng)提出問(wèn)題，并帶著這些問(wèn)題進(jìn)行深入思考。同時(shí)，教師也應(yīng)該積極使用矛盾式的提問(wèn)方法，從矛盾出發(fā)去進(jìn)行問(wèn)題的設(shè)計(jì)，在學(xué)生的認(rèn)知范圍內(nèi)引發(fā)沖突，從而激發(fā)其對(duì)問(wèn)題的探究意識(shí)，促進(jìn)思維碰撞的發(fā)生，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維。

針對(duì)以上“痛點(diǎn)”設(shè)計(jì)了一種基于人工智能的鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)跨平臺(tái)的智能專家系統(tǒng)，將壓鑄領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)用知識(shí)表示，并放入知識(shí)庫(kù)中供推理機(jī)使用，再通過(guò)智能決策支持系統(tǒng)將人工智能技術(shù)，尤其是專家系統(tǒng)技術(shù)與決策支持系統(tǒng)相結(jié)合

，開發(fā)基于人工智能技術(shù)（AI）的跨平臺(tái)鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)智能專家系統(tǒng)，解決了上述4個(gè)“痛點(diǎn)”，在壓鑄模設(shè)計(jì)行業(yè)具有較好的應(yīng)用前景。

1 鑄件工藝分析

1.1 材料性能分析

某筆記本電腦前殼蓋如圖1所示，材料原為ABS塑料，為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，并提高電腦的附加值及檔次，該零件采用金屬結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行壓鑄模設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝研究，最終獲得高效率高品質(zhì)鑄件。

成型材料選用鎂合金AZ91D，該合金的電磁屏蔽性、導(dǎo)熱性、表面耐腐蝕性及耐磨性、綜合力學(xué)性能均優(yōu)于ABS塑料，而密度（1.82 g/cm

）與ABS塑料幾乎等值，是目前最輕的金屬，且該材料壓鑄特性好，生產(chǎn)的鑄件裂紋小、表面光滑，機(jī)械加工性能優(yōu)良，適合成型電子產(chǎn)品殼體零件。但該材料冷卻速度快、收縮率大，與壓鑄模零件粘附力強(qiáng)，開模取件時(shí)易發(fā)生粘連，當(dāng)鑄件形狀復(fù)雜時(shí)取出易產(chǎn)生較大裂紋；其次在鑄件最后冷卻凝固處易形成集中縮孔縮松缺陷。以上缺點(diǎn)在壓鑄模設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮，制定合理的壓鑄工藝，才能實(shí)現(xiàn)鑄件高效高質(zhì)量大批量生產(chǎn)。

1.2 鑄件結(jié)構(gòu)工藝分析

成型鑄件如圖1所示，最大外形尺寸為350 mm×250 mm×8 mm，壁厚均勻，僅0.6 mm，鑄件周邊有安裝用的溝槽和孔洞，側(cè)面有安裝用矩形孔。其壓鑄模設(shè)計(jì)時(shí)要考慮側(cè)向抽芯脫模，為了簡(jiǎn)化壓鑄模結(jié)構(gòu)，避免因鎂合金液高溫使模具內(nèi)滑塊燒結(jié)，型腔內(nèi)不設(shè)置滑塊，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)不采用斜導(dǎo)柱滑塊式的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，而采用斜向推出脫模，避免了滑塊粘連鑄件，提高模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和延長(zhǎng)其使用壽命。由于是外殼零件，尺寸精度要求不高，壓鑄成型后不需要機(jī)械加工，總體尺寸精度等級(jí)選用IT12，個(gè)別裝配配合尺寸精度選用IT11，零件采用圓角設(shè)計(jì)，既保證鎂合金液充填型腔順暢，排氣方便，又避免因尖角產(chǎn)生應(yīng)力集中裂紋，整體圓角尺寸設(shè)計(jì)為

0.5～0.8 mm。為了脫模方便，脫模斜度設(shè)置為1°。零件表面粗糙度要求較高，外殼表面選用1級(jí)，其粗糙度值為

0.8 μm；內(nèi)表面選用2級(jí)，其粗糙度值為

1.6 μm；為保證鑄件成型質(zhì)量，模具采用1模1腔布局。

1.3 成型鑄件質(zhì)量要求

智能專家系統(tǒng)必須有2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：壓鑄模設(shè)計(jì)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和壓鑄模設(shè)計(jì)基本知識(shí)庫(kù)，2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)解釋模塊推理機(jī)以及知識(shí)獲取3個(gè)模塊與壓鑄模設(shè)計(jì)智能專家系統(tǒng)用戶界面通訊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能專家系統(tǒng)的運(yùn)作，所以數(shù)據(jù)庫(kù)與學(xué)習(xí)推理機(jī)是整個(gè)人工智能技術(shù)跨平臺(tái)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的核心技術(shù)，現(xiàn)以Pro/E野火版5.0為開發(fā)平臺(tái)。

2 成型設(shè)備以及壓鑄模設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)

工作壓力源實(shí)際上是職業(yè)環(huán)境下客觀和主觀產(chǎn)生的認(rèn)知要超出個(gè)體適應(yīng)能力的一種身心緊張狀態(tài)[1-2]。職業(yè)倦怠感實(shí)際上是個(gè)體不能有效面對(duì)工作壓力形成的焦慮感和厭倦感[3-4]。護(hù)理人員的職業(yè)倦怠感和工作壓力不但對(duì)護(hù)理質(zhì)量造成影響，也會(huì)對(duì)護(hù)理人員職業(yè)生涯規(guī)劃造成影響；社會(huì)支持、人際沖突、職業(yè)壓力和護(hù)士職業(yè)倦怠感之間存在一定關(guān)系，予以護(hù)理人員充足的社會(huì)支持，可將護(hù)理人員職業(yè)疲憊感和工作壓力降低，有利于護(hù)理人員工作積極性的增加，對(duì)于改善護(hù)理人員不良態(tài)度十分有利[5-6]。文章分析2015月5月—2017年5月于我院就職的50名護(hù)士，評(píng)估不同情況護(hù)士工作壓力情況和職業(yè)疲憊感以及社會(huì)支持的關(guān)系。

3 基于人工智能技術(shù)的跨平臺(tái)鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)智能專家系統(tǒng)

筆記本電腦前殼蓋對(duì)力學(xué)性能要求較高，既要滿足強(qiáng)度、硬度、塑性、疲勞強(qiáng)度以及沖擊韌性等要求，還要進(jìn)行彎曲旋轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后才能安裝使用。這就要求鑄件成型過(guò)程中不能出現(xiàn)裂紋、縮孔縮松以及表面留痕等嚴(yán)重缺陷，故常規(guī)鑄造工藝無(wú)法滿足質(zhì)量要求。如果采用高速高壓壓鑄技術(shù)，只要模具結(jié)構(gòu)與工藝調(diào)整合適，就能避免上述缺陷，是較為理想的成型方法。

整副壓鑄模設(shè)計(jì)的基本流程為：導(dǎo)入鑄件三維圖、模具拆模、調(diào)入標(biāo)準(zhǔn)模架及標(biāo)準(zhǔn)件、設(shè)置冷卻系統(tǒng)，如圖2所示。該智能專家系統(tǒng)可以高效快速設(shè)計(jì)壓鑄模，即使剛開始從事模具設(shè)計(jì)的人員，也可以很快就設(shè)計(jì)壓鑄模，由于是跨平臺(tái)系統(tǒng)，對(duì)于后續(xù)的模具數(shù)控加工也可以無(wú)縫接入，完成整副模具的零件加工。

靜心想來(lái)，的確如此。那些人或多或少都會(huì)有強(qiáng)硬的人際關(guān)系當(dāng)本錢，而他阿東的本錢就只這張文憑，這是他奮斗數(shù)年掙來(lái)的。盡管有了它，找起工作來(lái)依然不如人家，但對(duì)于阿東，到底聊勝于無(wú)啊。

3.1 基于智能專家系統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)基本流程

區(qū)塊鏈缺乏類似會(huì)計(jì)制度中的差錯(cuò)處理機(jī)制，已經(jīng)帶來(lái)了一些問(wèn)題，例如：2016年的TheDao事件，已經(jīng)讓區(qū)塊鏈陷入了程序正義還是內(nèi)容正義的陷阱。

鑄件的質(zhì)量、體積和投影面積均為模具設(shè)計(jì)重要參數(shù)，這3個(gè)參數(shù)可以計(jì)算澆注總質(zhì)量，進(jìn)而可以確定壓鑄機(jī)型號(hào)。壓鑄件質(zhì)量和體積實(shí)際是1個(gè)參數(shù)，因?yàn)閴鸿T鎂合金AZ91D密度為1.82 g/cm

，計(jì)算壓鑄件體積，其質(zhì)量即確定，而鑄件體積可通過(guò)現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件如Pro/E、UG等自動(dòng)測(cè)量，現(xiàn)采用基于人工智能技術(shù)的跨平臺(tái)鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)智能專家系統(tǒng)測(cè)出鑄件體積為29.92 cm

，算出鑄件質(zhì)量為54.5 g。鑄件投影面積通過(guò)軟件計(jì)算為124 mm

，由于模具為1模1腔布局，計(jì)算整個(gè)澆注系統(tǒng)的體積為104 cm

，質(zhì)量為189.3 g，計(jì)算整個(gè)壓鑄模澆注總質(zhì)量為243.8 g。由于已知鑄件最大投影面積，可以通過(guò)軟件計(jì)算模具最小鎖緊力為1 212 kN，故成型設(shè)備選用1 800 kN的臥室冷室壓鑄機(jī)，型號(hào)為J1118H，該設(shè)備最大鎖模力為1 800 kN，最大壓射力為200 kN，最大開模行程為350 mm，一次性合金液最大注射量為1.5 kg，經(jīng)壓鑄機(jī)校核，滿足生產(chǎn)要求。

3.2 智能專家系統(tǒng)引導(dǎo)模具拆模

智能專家系統(tǒng)不僅有鎂合金壓鑄模標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)，還為用戶開放了自建的模架及零件，隨著專家系統(tǒng)的使用，零件庫(kù)和模架庫(kù)會(huì)不斷擴(kuò)容，在調(diào)用模架或零件時(shí)，只需要點(diǎn)選就可以直接調(diào)用，無(wú)需重新構(gòu)建。除了以上2個(gè)知識(shí)庫(kù)外，還設(shè)計(jì)了澆注系統(tǒng)、模具工作零件（即凸、凹模）、型腔板壁厚、導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算系統(tǒng)、模具加熱和冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)校核系統(tǒng)及模具估算系統(tǒng)，通過(guò)這些系統(tǒng)可以對(duì)生成的壓鑄模進(jìn)行快速尺寸校核，以檢查壓鑄模設(shè)計(jì)的正確性。圖4所示為壓鑄模設(shè)計(jì)模架的調(diào)入界面，界面上有模架基本類型、尺寸等供用戶選樣，方便快捷，選擇確定后會(huì)直接生成模架，可直接和模具凸、凹模進(jìn)行安裝調(diào)試。

3.3 智能專家系統(tǒng)用戶界面及壓鑄模模架調(diào)用

通過(guò)智能模具專家系統(tǒng)引導(dǎo)導(dǎo)入鑄件三維圖后，設(shè)置材料收縮率，構(gòu)建正確的分型面，該分型面也是模具設(shè)計(jì)和制造的基準(zhǔn)面，將影響模具零件的加工工藝和壓鑄成型的效率及效果。澆注系統(tǒng)構(gòu)建與自動(dòng)拆模過(guò)程均在智能專家系統(tǒng)引導(dǎo)下進(jìn)行，隨著模具設(shè)計(jì)數(shù)量的增加，系統(tǒng)會(huì)越來(lái)越智能。智能專家系統(tǒng)引導(dǎo)自動(dòng)生成凸、凹模如圖3所示。

整副壓鑄模設(shè)計(jì)的核心是模具型腔的設(shè)計(jì)，可以采用軟件引導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，又叫拆模，其過(guò)程包括導(dǎo)入鑄件三維圖、設(shè)置材料收縮率、構(gòu)建分型面和澆注系統(tǒng)。在系統(tǒng)引導(dǎo)下進(jìn)行拆模，最終形成凸、凹模，完成壓鑄模成型零件的設(shè)計(jì)，隨后調(diào)入標(biāo)準(zhǔn)模架，設(shè)置推出系統(tǒng)，完成模具設(shè)計(jì)。模具分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依靠壓鑄模設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，澆注系統(tǒng)選擇不合理會(huì)造成模具設(shè)計(jì)失敗?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的跨平臺(tái)鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)智能專家系統(tǒng)會(huì)自主學(xué)習(xí)模具設(shè)計(jì)過(guò)程，在整個(gè)過(guò)程中正確引導(dǎo)模具設(shè)計(jì)人員完成整副模具的設(shè)計(jì)，不再讓專家系統(tǒng)時(shí)刻等待模具設(shè)計(jì)人員的指令，正確、高效地完成壓鑄模設(shè)計(jì)。

3.4 壓鑄模零件調(diào)用

和調(diào)用壓鑄模模架一樣，通過(guò)點(diǎn)選調(diào)用零件庫(kù)，會(huì)出現(xiàn)零件庫(kù)的各個(gè)子菜單，如界面顯示的帶頭導(dǎo)柱、導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)零件及脫模機(jī)構(gòu)（見圖5）。用戶只需通過(guò)簡(jiǎn)單的點(diǎn)選即可將模具零件直接組裝到壓鑄模上，實(shí)現(xiàn)高效的壓鑄模設(shè)計(jì)。

第1步：根據(jù)組別T分層，分別對(duì)Y（成功與否）做Logistic回歸，得到兩個(gè)Logistic模型。即當(dāng)T=1時(shí)得到模型A，當(dāng)T=0時(shí)得到模型B。

3.5 壓鑄?？傃b結(jié)構(gòu)

按照智能專家系統(tǒng)指引進(jìn)行壓鑄模設(shè)計(jì)相關(guān)環(huán)節(jié)的操作，修改壓鑄模細(xì)節(jié)，最終生成壓鑄?？傃b結(jié)構(gòu)，如圖6所示。通過(guò)各尺寸計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行尺寸校核，均滿足校核條件后可進(jìn)入數(shù)字化加工階段，整個(gè)壓鑄模設(shè)計(jì)過(guò)程從傳統(tǒng)的壓鑄模手冊(cè)查詢、計(jì)算、設(shè)計(jì)、建模以及手動(dòng)校核等環(huán)節(jié)解脫，避免了大量查閱資料、數(shù)據(jù)計(jì)算、反復(fù)建模等重復(fù)工作，減少了用戶的工作量，讓用戶可以用于創(chuàng)新思考，縮短了模具設(shè)計(jì)周期。

3.6 壓鑄模工程圖的構(gòu)建

壓鑄模設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)各尺寸各環(huán)節(jié)校核后會(huì)生成正確的壓鑄模三維總裝結(jié)構(gòu)，為了便于壓鑄模安裝或裝配，可以直接轉(zhuǎn)化成模具工程圖（見圖7），各模具零件也可以生成工程圖，以滿足傳統(tǒng)加工方式使用，從圖7可知，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)可靠，為了實(shí)現(xiàn)4個(gè)側(cè)向抽芯，設(shè)計(jì)了4個(gè)斜推桿19，模具型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，型腔內(nèi)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)滑塊，避免了型腔因高溫出現(xiàn)滑塊燒結(jié)粘連鑄件，延長(zhǎng)了模具使用壽命，提高了模具的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，首次將人工智能技術(shù)應(yīng)用到該領(lǐng)域，嘗試讓計(jì)算機(jī)能夠像人那樣自動(dòng)地獲取新知識(shí)，并在實(shí)踐中不斷地完善自我和增強(qiáng)能力，最終實(shí)現(xiàn)鎂合金壓鑄模設(shè)計(jì)的智能化，讓用戶擺脫大量的重復(fù)工作。

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